车载自组网
车辆通信网络就是在汽车上装载移动通信设备，为高速行驶中的车辆提供一种高速率的宽带无线接入方式，构建一个以车辆为载体的庞大的无线物联网，包括车辆内部各部件、车辆与车辆之间、车辆与路边基站之间的无线通信网络等，其网络架构如图1所示。根据通信距离划分，车辆通信网络主要包括车域网(VAN)和车辆自组网(VANET)两大类。车域网是指通过使用传感器、电子标签等，在移动车辆内部各部件之间构建无线局域网，并通过车载网关接入周边的无线广域网。它能使车辆内部及周围的设备直接或者间接通过无线协议进行通信。移动自组织网络(MANET)在交通道路上的应用被称之为车辆自组网，它为高速运动的车辆之间及运行在高速公路上的车辆提供了一种可能的高速率无线通信接入方式。
车载自组网简介
车载自组网是专门为车辆间通信而设计的自组织网络，它创造性地将自组网技术应用于车辆间通信，使司机能够在超视距的范围内获得其他车辆的状况信息(如车速、方向、位置、刹车板压力等)和实时路况信息。在2003年I1ru—T的汽车通信标准化会议上提出的车用自组织网络(VANET，vehicle ad-hocnetworks)技术。
自组网是一种无线分布式结构，强调的是多跳、自组织、无中心的概念。车载自组网的基本思想是在一定通信范围内的车辆可以相互交换各自的车速、位置等信息和车载传感器感知的数据，并自动的连接建立起一个移动的网络。节点的单跳通信范围只有几百米到一千米，每一个节点(车辆)不仅是一个收发器，同时还是一个路由器，因此采用多跳的方式把数据转发给更远的车辆。
车载自组网特点
车载自组网是极其特殊的移动自组织网络，它同样存在一般无线自组网所固有的问题，如隐藏点问题、暴露点问题、信道捕获问题等，不过也带有自身独特的特性。车载自组网的主要特点包括：
①由于节点高速移动性(速度大致在5-42m/s之间)，导致网络拓扑结构变化快，路径寿命短，例如平均速度为100km/h的道路上，如果节点的覆盖半径为250m，则链路存在15s的概率仅为57%。
② 无线信道质量不稳定，受多种因素影响，其中包括路边建筑、道路情况、车辆类型和车辆相对速度等。
③ 节点通过发动机可以提供源源不断的电力支持，车辆的承载空间也可以确保天线的尺寸和其他额外的通信设备，同时还具有强大的计算能力和存储能力等。
④ 节点移动具有一定的规律性，只能沿着车道单/双向移动，具有一维性。
⑤ 道路的静态形状使得车辆移动是受限制的，车辆轨道一般可预测。
⑥ GPS能够为节点提供精确定位和精准时钟信息，利于获取自身位置信息和进行时钟同步。
⑦ GPS和电子地图相结合，利用路径规划功能，将使车载自组网路由策略的实现变得更为简单。
车载自组网组成及建构
车载自组网组成部分:车、设施(包括路边基站、信号灯等)、卫星(提供GPS定位服务)、互联网(实现部署功能)等。
VANET网络可能被通信运营商、内容服务商、政府机构部署，或者由他们联合部署，构成一个混合架构的无线通信网络。根据欧洲车载通信联盟（C2C-CC）的定义，VANET的架构已被拓展到更广泛的范畴，分为车内通信（ In-vehicle domain）、车间通信（Ad-hoc domain）和车路通信（Infrastructure domain） 三个域。车内通信（In-vehicle）是车载单元（OBU）与用户终端之间的通信，用户终端可以是某种具体设备，也可以是集成于OBU的虚拟模块，连接方式可以有线或无线的。车间通信（Ad-hoc domain）包括OBU之间的通信（V2V）以及OBU与路侧单元RSU之间的通信（V2R）,通信方式可以是单跳也可以是多跳的。车路通信（Infrastructure domain） 是0BU、 RSU与基础设施之间的通信，如Satellite、 Hot Spot、3G、4G等，完成接入互联网的功能。对于RSU来说，连接可以是有线的。
这三个域中可能采用的无线接入方式包括IEEE 802. 11p （Ad-hoc domain）、Cellular Networks（2G/3G/4G用于 infrastructure domain）、 WLAN（802. 11a//g/n/ac 用于Infrastructure domain 或in-vehicle domain），Bluetooth（in-vehicle domain）等。VANET的应用可能用到不只一种通信方式。
主流自组网通信方式
ZigBee
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备（物联网设备居多）。
ZigBee被标准化为IEEE 802.15.4，工作频段有三个：868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最后一个频段世界范围内通用，16个信道，并且该频段为免付费、免申请的无线电频段。三个频段传输速率分别为20kbps，40kbps以及250kbps。
典型应用场景：物联网、智能家居
ZigBee优缺点：
优点：低功耗、低成本、近距离、短时延、网络容量大、高安全、免执照频段、工作频段灵活、数据传输可靠、自组网能力强、自恢复能力强
缺点：成本高（成本难以低于10美金）、通信稳定性差（国内Zigbee技术主要采用ISM频段中的2.5G频率，其衍射能力弱，穿墙能力弱）、数据传输速率低、有效范围小、抗干扰性差、ZigBee协议没有开源，以及和IP协议下的对接比较复杂等。
ZigBee三种网络架构：
从网络配置上，ZigBee网络中有3种类型的节点：ZigBee协调点、ZigBee路由节点和ZigBee终端节点。
ZigBee协调点是3种类型ZigBee节点最为复杂的一种，一般由交流电源持续供电。一个ZigBee网络只有一个ZigBee协调点，它往往比网络中其它节点的功能更强大，是整个网络的主控节点。它负责发起建立新的网络、设定网络参数、管理网络中的节点以及存储网络中节点信息等，网络形成后也可以执行路由器的功能。ZigBee路由节点可以参与路由发现、消息转发，通过连接别的节点来扩展网络的覆盖范围等。ZigBee终端节点(ZigBee End Device，ZE)可以是全功能节点FFD或者精简功能设备RFD ( Reduced-Function Device ，RFD )，它通过ZigBee协调点或者ZigBee路由节点连接到网络，但不允许其他任何节点通过它加入网络，ZigBee终端节点能够以非常低的功率运行。
Zigbee可以形成星型拓扑、树型拓扑和网状拓扑三种网络，可以根据实际项目需要来选择合适的Zigbee网络结构，三种Zigbee网络结构各有优势。
星形拓扑是最简单的一种拓扑形式，它包含一个Coordinator(协调者) 节点和一系列的 End Device(终端)节点。每一个End Device 节点只能和 Coordinator 节点进行通讯。如果需要在两个 End Device 节点之间进行通讯必须通过Coordinator 节点进行信息的转发。
这种拓扑形式的缺点是节点之间的数据路由只有唯一的一个路径。Coordinator(协调者)有可能成为整个网络的瓶颈。实现星形网络拓扑不需要使用Zigbee 的网络层协议，因为本身IEEE 802.15.4的协议层就已经实现了星形拓扑形式，但是这需要开发者在应用层作更多的工作，包括自己处理信息的转发。
树形拓扑包括一个Coordinator(协调者)以及一系列的 Router(路由器) 和 End Device(终端)节点。Coordinator连接一系列的 Router 和 End Device，它的子节点的 Router也可以连接一系列的 Router 和End Device. 这样可以重复多个层级。树形拓扑的结构如下图所示：
需要注意的是：Coordinator和 Router 节点可以包含自己的子节点；End Device 不能有自己的子节点；有同一个父节点的节点之间称为兄弟节点；有同一个祖父节点的节点之间称为堂兄弟节点。
树形拓扑中的通讯规则：每一个节点都只能和它的父节点和子节点之间通讯；
如果需要从一个节点向另一个节点发送数据，那么信息将沿着树的路径向上传递到最近的祖先节点然后再向下传递到目标节点。
这种拓扑方式的缺点就是信息只有唯一的路由通道。另外信息的路由是由协议栈层处理的，整个的路由过程对于应用层是完全透明的。
Mesh拓扑(网状拓扑) 包含一个Coordinator和一系列的Router 和End Device。这种网络拓扑形式和树形拓扑相同；请参考上面所提到的树形网络拓扑。但是，网状网络拓扑具有更加灵活的信息路由规则，在可能的情况下，路由节点之间可以直接的通讯。这种路由机制使得信息的通讯变得更有效率，而且意味这一旦一个路由路径出现了问题，信息可以自动的沿着其它的路由路径进行传输。网状拓扑的示意图如下所示：
通常在支持网状网络的实现上，网络层会提供相应的路由探索功能，这一特性使得网络层可以找到信息传输的最优化的路径。 需要注意的是，以上所提到的特性都是由网络层来实现，应用层不需要进行任何的参与。
MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信;该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络;网络还具备自组织、自愈功能;而星型和树型网络适合多节点、距离相对较近的应用。
WIFI
Wi-Fi是一种无线局域网通信技术，全称Wireless-Fidelity，无线保真，IEEE组织的IEEE 802.11标准制定了以太网的技术标准。Wi-Fi终端指使用高频无线电信号发送和接收数据，使用以太网通信协议，通信距离通常在几十米。
目前，基于WIFI的无线网状(Mesh) 组网技术不仅具有WIFI本身的优势，还解决了WIFI的覆盖范围小的问题，因此会有广泛的应用空间和很好的发展前景。
WIFI优缺点
优点：Wi-Fi的优点是局域网部署无需使用电线，降低部署和扩充的成本。另外，根据Wi-Fi联盟指定，“Wi-Fi认证”是向后兼容的，它指定一套全球统一标准：不同于移动电话，任何Wi-Fi标准设备将在世界上任何地方正确运行。
缺点：Wi-Fi的缺点是通信距离有限，稳定性差，功耗较大，组网能力差，安全性也较差。
WIFI两种扑形式
WIFI模块包括两种类型的拓扑形式:基础网(Infra) 和自组网(Adhoc) 。
AP，也就是无线接入点，是一个无线网络的创建者，是网络的中心节点。一般家庭或办公室使用的无线路由器就是一个AP；STA站点，每一个连接到无线网络中的终端(如笔记本电脑、PDA及其它可以联网的用户设备)都可称为一个站点。
基于AP组建的基础无线网络(Infra)
Infra也称为基础网，是由AP创建，众多STA加入所组成的无线网络，这种类型的网络的特点是AP是整个网络的中心，网络中所有的通信都通过AP来转发完成。
基于自组网的无线网络(Adhoc)
Adhoc也称为自组网，是仅由两个及以上STA自己组成，网络中不存在AP,这种类型的网络是一种松散的结构，网络中所有的STA都可以直接通信。
这两种模式的区别在于: Adhoc模式没有主设备，不通过无线AP或无线宽带路由直接通信，可以通过多张无线网卡之间使用相同的SSID (服务集标识)组成一个网络群体进行通信，因为无线网卡有软路由功能。Adhoc模式最多只能连接256台具有无线网卡的电脑。
基于WIFI的MESH自组网技术
MESH自组网是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络。它是一种动态地建立新的链接和其他节点相连的一项技术,它具有自组网、自修复、多跳级联、节点自我管理等优点,可以大幅降低网络部署的成本和复杂程度。
在使用Wi-Fi mesh网络之前，吞吐量是需要考虑的最重要因素之一。对于需要最高吞吐量和最快Wi-Fi速度的情况，传统的APs可能更适合。在mesh WiFi配置中，用户必须要考虑到从一个中继器到下一个中继器的巨大带宽损失;对于mesh APs之间的每一个无线链路，吞吐量都会比之前的AP下降50%左右，这就意味着mesh网络的网络吞吐量不会太大。
兼容性也是一个问题。尽管IEEE的802.11标准和Wi-Fi联盟的Wi-Fi Easy Mesh标准由来已久，但大多数mesh APs在不同的供应商之间并不兼容。所以，为了安全起见，坚持使用一个品牌，也许是同一种型号是有道理的。可以考虑在手边保留一些额外的mesh APs，用于替换或mesh扩展，以防将来无法购买该模型。
Blue Tooth
蓝牙(BlueTooth)是一种设备之间进行无线通信的技术，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换，蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙使用短波特高频(UHF)无线电波，经由2.4至2.485GHz的ISM频段来进行通信，通信距离从几米到几百米不等。
蓝牙优缺点
优点 ：
“低功耗蓝牙”模式下实现了低功耗，覆盖范围增强，最大范围可超过100米
支持复杂网络：针对一对一连接最优化，并支持星形拓扑的一对多连接等
智能连接：增加设置设备间连接频率的支持，Ipv6网络支持。
较高安全性：使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
蓝牙模块体积很小，便于集成。
可以建立临时性的对等连接(Ad-hoc Connection)：根据蓝牙设备在网络中的角色，可分为主设备(Master)与从设备(Slave)。
缺点：
蓝牙的各个版本不兼容，组网能力差;网络节点少，不适合多点布控。
连接到物联网的三种常见无线通信技术优缺点对比
蓝牙mesh
蓝牙mesh网络是2017年批准的蓝牙标准，这是一种组网技术，蓝牙4.0以上支持BLE低功耗的芯片都支持。蓝牙5.0是蓝牙的最新标准，主要是提高2倍的传输速度和4倍的传输距离，和蓝牙mesh是两个概念。
蓝牙mesh的网络节点类型如下图
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